{"id":299296,"date":"2021-07-13T17:00:00","date_gmt":"2021-07-13T15:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=299296"},"modified":"2021-07-13T17:00:00","modified_gmt":"2021-07-13T15:00:00","slug":"so-erzeugt-man-solaren-wasserstoff-sogar-am-suedpol-und-in-alaska","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/so-erzeugt-man-solaren-wasserstoff-sogar-am-suedpol-und-in-alaska\/","title":{"rendered":"So erzeugt man solaren Wasserstoff sogar am S\u00fcdpol und in Alaska"},"content":{"rendered":"\n

In der Antarktis leben in den einzelnen Forschungsstationen zwar nur wenige Menschen, aber auch die m\u00fcssen mit Energie versorgt werden. In der Regel hei\u00dft das, mit gro\u00dfem Aufwand \u2013 und hohem Energieverbrauch – Erd\u00f6l und Benzin mit dem Schiff dorthin zu transportieren. Dazu kommt, dass selbst winzige Lecks das empfindliche \u00d6kosystem sch\u00e4digen k\u00f6nnen. Als die Umweltphysikerin Dr. Kira Rehfeld von der Universit\u00e4t Heidelberg<\/a> im Rahmen ihrer Forschungen an einer Antarktis-Expedition teilnahm, wurde ihr dieses Problem bewusst. Gleichzeitig fiel ihr auf, wie intensiv die Sonne dort scheint.<\/p>\n\n\n\n

Gemeinsam mit Kollegen suchte Rehfeld deshalb nach Wegen, fossile Rohstoffe durch umwelt- und klimaneutrale Stoffe zu ersetzen. Ein Team vom HZB-Institut f\u00fcr Solare Brennstoffe<\/a>, der Universit\u00e4t Ulm<\/a> und der Universit\u00e4t Heidelberg hat dazu untersucht, wie am S\u00fcdpol mit Sonnenlicht Wasserstoff erzeugt werden kann und welche Methode sich daf\u00fcr am besten eignet. Denn nicht jede Methode funktioniert auch bei extremen Minustemperaturen. In der Regel erh\u00f6ht K\u00e4lte zwar die die Effizienz der meisten Solarmodule, bei der Elektrolyse sieht das aber ganz anders aus. Da kann K\u00e4lte die Effizienz deutlich verringern. F\u00fcr Wasserstoff spricht unter anderem, dass er einerseits vielseitig verwendbar ist und auf der anderen Seite bei tiefen Temperaturen auch sehr gut gespeichert werden kann.<\/p>\n\n\n\n

Gekoppelter vs. entkoppelter Aufbau<\/h3>\n\n\n\n

“Unsere Idee war daher, mithilfe von Solarmodulen vor Ort w\u00e4hrend des antarktischen Sommers klimaneutralen Wasserstoff zu produzieren, indem man Wasser durch Elektrolyse in Wasserstoff und Sauerstoff aufspaltet\u201c, erkl\u00e4rt Dr. Matthias May, Leiter der Emmy-Noether-Forschungsgruppe SPECSY an der Universit\u00e4t Ulm. Er war zuvor als Postdoc am HZB-Institut f\u00fcr Solare Brennstoffe t\u00e4tig. Nach etwas mehr als zwei Jahren lautet das Fazit der Forscher, dass es am sinnvollsten ist, die Photovoltaik-Module direkt am Elektrolyseur anzubringen, also thermisch zu koppeln, da die Abw\u00e4rme aus den PV-Modulen die Effizienz der Elektrolyse steigert.<\/p>\n\n\n\n

Um das zu testen, haben May und sein damaliger HZB-Kollege Dr. Moritz K\u00f6lbach, der jetzt als Postdoc an der Uni Ulm forscht, zwei unterschiedliche Ans\u00e4tze in Experimenten miteinander verglichen. Beim konventionellen Aufbau ist das Photovoltaik-Modul vom Elektrolyse-Beh\u00e4ltnis getrennt. Beim neueren, thermisch gekoppelten Aufbau, steht das Photovoltaik-Modul in engem Kontakt mit der Wand des Elektrolysebeh\u00e4lters. Somit kann ein direkter W\u00e4rmeaustausch stattfinden. Durchgef\u00fchrt wurden die Experimente in einem Gefrierschrank, in den K\u00f6lbach ein Fenster in die T\u00fcr schnitt, das er mit Quarzglas verschloss. So konnten die Forscher das Schrankinnere mit einem Sonnensimulator bestrahlen und die Bedingungen in der Antarktis simulieren.<\/p>\n\n\n\n

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Das Experiment befindet sich im Eisschrank. Durch ein Fenster wird Licht eingestrahlt und erzeugt \u00fcber Solarzellen die Spannung f\u00fcr die Elektrolyse. \u00a9 M. K\u00f6lbach\/HZB<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Klare Vorteile<\/h3>\n\n\n\n

Der Elektrolyse-Beh\u00e4lter wurde f\u00fcr die Experimente mit 30-prozentiger Schwefels\u00e4ure gef\u00fcllt. Dieser auch als Batteries\u00e4ure bekannte Stoff hat einen Gefrierpunkt von ca. -35 Grad Celsius und ist ein guter elektrischer Leiter. Nachdem er die beiden Versuchszellen aufgebaut hatte, f\u00fchrte K\u00f6lbach die Messreihen durch. Es zeigte sich, dass die thermisch gekoppelte Zelle mehr Wasserstoff produzierte als die thermisch entkoppelte. Bei der Zelle mit den thermisch gekoppelten PV-Modulen konnten die bestrahlten Module ihre Abw\u00e4rme direkt an den Elektrolyseur weitergeben. “Wir konnten die Effizienz sogar noch steigern, indem wir eine zus\u00e4tzliche thermische Isolierung des Elektrolyseurs einbauten. Dadurch stieg die Elektrolyttemperatur unter Belichtung von -20 auf bis zu + 13,5 Grad Celsius\u201c, sagt der Wissenschaftler.<\/p>\n\n\n\n

Ob die Vorteile von thermisch gekoppelten Systemen auch wirtschaftlich genutzt werden k\u00f6nnen, m\u00fcsse sich aber erst noch zeigen, gibt Mathias May zu. “Daher wollen wir in der n\u00e4chsten Phase Prototypen unter realistischen Bedingungen testen. Das wird sicher spannend und wir suchen hierf\u00fcr momentan Partner\u201c, sagt er.<\/p>\n\n\n\n

Die Ergebnisse der Studie, die in Energy & Environmental Science<\/a> publiziert wurden, k\u00f6nnten neben der Antarktis auch f\u00fcr andere, extrem kalte Regionen der Erde angewendet werden. So k\u00f6nnte Wasserstoff beispielsweise im Norden Kanadas, in Alaska, im Himalaya, in den Hochalpen oder den Anden fossile Brennstoffe ersetzen und den CO2-Austo\u00df eliminieren. “Vielleicht wird solar erzeugter Wasserstoff zuerst in solchen entlegenen Weltregionen wirtschaftlich sein\u201c, meint May. Immerhin habe der Siegeszug der Photovoltaik vor rund 60 Jahren auch zuerst im Weltraum bei der Versorgung von Satelliten begonnen.<\/p>\n\n\n\n

Finanziert wird das Projekt von der VolkswagenStiftung im Rahmen der F\u00f6rderinitiative “Experiment!”.<\/p>\n\n\n\n

Titelbild:<\/strong> In Polarregionen und extremen H\u00f6henlagen k\u00f6nnte sich die Umwandlung von Sonnenstrahlung in Wasserstoff durchaus lohnen. \u00a9 Energy&Env.Science <\/em><\/p>\n\n\n\n

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